渐冻症偷走了他的语言能力,脑机接口+AI帮他找回来
来源：腾讯科技
腾讯科技讯 8月16日消息，据国外媒体报道，在一项超乎预期的实验中，医生在渐冻症患者哈雷尔的大脑内植入了脑机接口设备，成功捕捉到了他试图表达的语言意图。随后借助先进的人工智能技术，生成了极为贴近哈雷尔原始声音的输出，这一成就为言语交流障碍患者带来了新希望。
患渐冻症失去语言能力 大脑植入物带来希望
渐冻症（ALS）又称肌萎缩性侧索硬化症，会影响控制全身运动的神经细胞。这种疾病会导致患者逐渐丧失站立、行走和使用四肢的能力。有时候，它还会导致患者失去对用于说话的肌肉的控制，从而失去语言沟通能力。
四年前，当凯西·哈雷尔（Casey Harrell）患上渐冻症时，他逐渐失去了与妻女亲密互动的能力——从与妻子漫步、怀抱爱女到简单翻动书页等。他的妻子莱瓦娜·萨克森（Levana Saxon）形象地将这种病喻为“夜间的窃贼”，无声无息间剥夺了他的一切。
对于时年46岁的哈雷尔而言，最令人心碎的莫过于失去语言能力。在此之前，他为女儿吟唱了最后一曲温馨的睡前童谣，在卡拉OK上最后一次放声高歌惠特尼·休斯顿（Whitney Houston）的经典曲目。在作为气候活动家的生涯中，完成了最后一次独立进行的Zoom演示。
然而，去年7月突然出现了转机。加州大学戴维斯分校的医生团队通过手术，在哈雷尔的大脑中植入了电极，旨在解码他的思维意图，恢复其语言沟通能力。此举让他成为了前沿科学探索的最新测试对象，该领域正吸引着包括埃隆·马斯克（Elon Musk）旗下Neuralink在内的众多资金雄厚企业，它们共同致力于实现人脑与计算机的直接连接。
图注：哈雷尔专注地面对着显示器，屏幕上绿色光标旁的文字就是他想表达的意思
研究人员近期在《新英格兰医学杂志》上发表的报告令人振奋，他们指出哈雷尔的实验成果远超预期，为植入式语音解码器树立了新的标准，彰显了此类设备对语言障碍患者的巨大潜力。
加州大学旧金山分校神经外科专家爱德华·张（Edward Chang）虽未直接参与哈雷尔的治疗，但作为语音植入物领域的先驱，他感慨道：“这无疑是激动人心的进展。”他强调，几年前这类技术还仅停留于科幻想象，而今已“迅速迭代，日臻完善”。
可识别6000个词汇，准确率达97.5%
治疗团队在哈雷尔的大脑皮层植入了四个电极阵列，外观宛如微型钉板，数量是近期另一项针对ALS患者语言区植入研究的两倍之多。每当哈雷尔尝试通过嘴唇、下巴及舌头的细微动作发声时，每个阵列上的64个尖端便精准捕捉来自神经元的电信号脉冲，为解码其意图提供支持。
图注：这是连接至脑机接口的钉状界面，它可以让哈雷尔重新找回了表达自我的声音
手术后的第三周，科学家团队齐聚哈雷尔位于加州奥克兰的客厅，进行了一场前所未有的“接通仪式”——将精密的植入物与一系列高科技电脑无缝连接，电缆巧妙地连接至从哈雷尔头骨延伸而出的两根金属支柱上。
经过简短的计算机训练，系统迅速掌握了哈雷尔的言语模式，随即植入物在包含50个词汇的测试中大放异彩，以99.6%的准确率记录并解析了他的意图。
这一惊人效果让科学家们不得不重新审视其研究路径，甚至从初步分析流程中剔除了一个预设阶段。在首次尝试发出“这有什么用？”的疑问时，哈雷尔的声音虽因激动而颤抖，笑容中却难掩泪光，这一幕成为了里程碑式的瞬间。
对于旁听者而言，哈雷尔口中的“怎么样”与“好”或许依旧模糊难辨，但对于那些深入他大脑神经元、与之紧密相连的电极而言，这些单词却非常清晰。屏幕上，一字一句，精准无误地映射出他内心深处始终想要表达的话语。
这个装置巧妙地规避了哈雷尔因疾病受限的面部肌肉，转而直接利用其运动皮层，这是语言指令的最初发源地。加州大学戴维斯分校的神经科学先锋谢尔盖·斯塔维斯基（Sergey Stavisky）指出：“关键突破在于将更多精密阵列精准植入大脑的语言中枢，实现了前所未有的精准度。”
图注：哈雷尔的妻子莱瓦娜（左）曾将这种疾病喻为“夜间的窃贼”
次日，系统即展现出惊人能力，能识别超过12.5万个词汇，准确率高达90%，并首次成功构建出哈雷尔内心所想、完全自主表达的句子。更令人赞叹的是，这些句子以近乎哈雷尔本人的声音传达，这要归功于研究团队利用播客访谈及旧录音，对其患病前语音特征的深入模拟与还原。
在布朗大学与退伍军人事务部神经学家利·霍奇伯格博士（Leigh Hochberg）联合领导的临床试验网络中，哈雷尔曾言：“我在找一只猎豹。”这句独特且意外的表达，是他第二次自发说出，其独特性甚至让研究团队开始回顾视频，最终确认为一次解码过程中的微妙偏差。
然而，这句意外的“我在找一只猎豹”却悄然向房内的医生传递了一个重要信号：植入物已能捕捉哈雷尔最个性化的语言片段——原来，是他女儿阿雅（Aya）刚换上猎豹连体衣归家，激发了父亲参与她童真幻想的愿望。紧接着，哈雷尔继续说道：“我可爱的女儿，我等这一刻已经太久了。”
图注：哈雷尔大脑的3D打印模型，帮助科学家为其量身定制植入物
随着科学家对系统的不断训练与优化，其识别哈雷尔语音的能力愈发卓越。研究表明，在长达八个月的期间内，哈雷尔成功说出了近6000个独特词汇，而设备维持了97.5%的准确率，这一成绩已超越众多智能手机语音转录应用的性能，相较于过往研究更是实现了质的飞跃。以往的研究中，植入物的识别准确率仅约75%，意味着每四个单词中就有一个可能被误解。
ChatGPT提供助力，说话方式变得更正式
Neuralink等装置虽能辅助光标操控，但哈雷尔的植入物则引领他踏入了一个更为广阔、复杂的语言交流水平。为哈雷尔做手术的神经外科专家戴维·布兰德曼博士（David Brandman）说：“这项技术已从科学演示蜕变为日常工具，让凯西（哈雷尔）每日都能流畅地与亲友对话。”
这一飞跃部分归功于ChatGPT等先进人工智能语言模型的助力。哈雷尔的植入物能够即时捕捉神经元活动，精准转换放电模式为元音、辅音因素，随后计算机巧妙地将这些声音片段汇聚成单词，进而构建成句，确保输出内容最贴近哈雷尔的真实意图。
在近期采访中，哈雷尔亲身展示了这一过程：在长时间的停顿中，电脑在静默间隙中编织他的思绪成句，他则通过屏幕微调字词，最终引导自己发出声音。不过，哈雷尔解码后的声音显得更为正式，这源于系统倾向于生成完整语句的特性。研究团队正致力于优化人工智能算法，以期更精准地捕捉并呈现哈雷尔独有的、非惯常使用的短语，让交流更加自然流畅。
这一新生角色仿佛为哈雷尔解锁了久藏心间的自我，他与伴侣重拾欢笑，共享生活的乐趣。哈雷尔深有感触地表示，正如学习新语言能激发潜藏的性格特质，他的语音解码器亦让他重拾那些曾因疾病而渐渐淡出的个性元素，即便在数字转换间略有变形，那份本真依旧。
他提及，设备偶尔会捕捉并重现他往昔的口吻，那些熟悉的词汇如“What up?”从他旧日的声音中流淌而出，令他忍俊不禁，直呼“我钟爱此景”。
图注：哈雷尔坦言，脑机接口和AI技术帮助他重新寻回了自我
此外，脑植入物还拓宽了哈雷尔在交流中的表达维度，同时也影响了周围人对他的话语反馈。现在，他可以自由地向五岁的女儿阿雅表达爱意，而这份爱的传递也促使后者更多向他敞开心扉。
哈雷尔还透露，过去探访的医护人员常误解其语言障碍为智力或听力缺陷所致，尽管实际情况远非如此。如今，他们不仅恢复了正常音量交流，且在触碰时更显细腻与尊重。对此，哈雷尔虽对需以脑部手术换取这一转变感到无奈，“但我已选择释怀”。
植入物亦激发了哈雷尔重归社交生活的憧憬，渴望重拾与远方老友的联系，那些因顾虑与羞赧而渐行渐远的情谊。哈雷尔说，这次，他将“以他们能接受的方式与他们重逢”，以此跨越长久以来因无法言语而形成的隔阂。他说：“这让我学会了宽恕。我期待告诉他们，一切都好，现在，是时候弥补过往了。”
未来或适用于重度瘫痪患者
至于该植入物是否适用于更严重的瘫痪患者，目前尚存疑问。毕竟，虽然哈雷尔的语言能力有所退化，但并未完全丧失，这为研究增添了复杂性。
此外，尽管这项技术展现出显著的实用性，却未能有效缓解渐冻症患者及其家庭所承受的经济重压。哈雷尔的妻子透露，保险公司仅在患者接受临终关怀或停止工作并符合医疗补助条件时，才愿承担护理费用，这种情况无疑加剧了其他患者放弃延长生命治疗的无奈。
俄勒冈健康与科学大学神经学教授梅勒妮·弗里德-奥肯（Melanie Fried-Oken）指出，正是这种经济机制，无形中加剧了残疾群体的贫困化趋势，限制了他们接触并受益于前沿植入物等医疗技术的机会。
对于哈雷尔而言，生活在一个技术能够连接电脑与大脑，却无力解决最迫切财务困境的世界，无疑是一种复杂的情感体验。他直言：“我既感幸运，又心生愤慨！”
在采访中，哈雷尔谈及术后工作效率与独立性显著提升，这不仅令他自豪，也坚定了其帮助推广植入物的决心。每天早晨启动设备前，哈雷尔总希望以特别的测试语唤醒系统，通常是深埋在心底的一句歌词。
科学家们正全力以赴，致力于将这一梦想变为现实。在此之前，哈雷尔每天尝试以歌声让植入物伴随着旋律“苏醒”。最近，他选取了一首芝加哥乐队的经典老歌，其中一句歌词他尤为喜爱，常对妻子深情朗诵：“若你此刻离我而去，你将带走我生命中最珍贵的部分。”